Đề tài “Nghiên cứu công nghệ sản xuất thép và vật liệu xây dựng không nung từ nguồn thải bùn đỏ trong quá trình sản xuất alumin tại Tây Nguyên” thuộc Chương trình Tây Nguyên 3 do TS. Vũ Đức Lợi thuộc Viện Hóa học làm chủ nhiệm được Hội đồng nghiệm thu cấp nhà nước đánh giá loại xuất sắc.
Đây được coi là triển vọng cho việc xử lý và tận dụng triệt để nguồn chất thải bùn đỏ, góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững công nghiệp sản xuất alumin tại Tây Nguyên.
Đề tài nghiên cứu các thành phần và tính chất của bùn đỏ trong quá trình sản xuất alumin tại nhà máy alumin Lâm Đồng. Bùn đỏ là chất thải có tính kiềm cao, được phân loại chất thải nguy hại. Thành phần sắt trong bùn đỏ cao, hàm lượng Fe2O3 trong tất cả các mẫu đều trên 50%, hàm lượng tổng sắt (T-Fe >35%), do vậy, có thể định hướng sử dụng làm tinh quặng sắt, gang và thép. Tuy nhiên, quy trình sản xuất thép từ bùn đỏ dựa trên công nghệ hoàn nguyên trực tiếp có nhược điểm là tiêu tốn năng lượng, dẫn đến giá thành cao và khó đáp ứng được về hiệu quả kinh tế.
Để khắc phục nhược điểm này, nhóm nghiên cứu đã xây dựng quy trình công nghệ sản xuất tinh quặng sắt, sắt xốp và thép từ bùn đỏ theo công nghệ tách khô, thiêu từ hóa, nghiền, tuyển từ, thu hồi tinh quặng sắt và sản xuất sắt xốp, thép. Quy trình công nghệ có ưu điểm như: hoàn nguyên oxit sắt trong bùn đỏ về dạng oxit sắt từ Fe3O4 và dựa trên việc phân tích tỷ lệ Fe2O3/FeO; quy trình tạo cầu, sử dụng đôlômit vảy đáp ứng yêu cầu về thấu khí trong giai đoạn thiêu kết và tăng hiệu suất thu hồi sắt của bùn đỏ; tác nhân khử sử dụng khí CO dư của lò cao và bổ sung than trong quá trình hoàn nguyên nhằm kiểm soát quá trình hoàn nguyên về sắt từ thông qua việc đánh giá tỷ lệ Fe2O3/FeO; sử dụng vôi sống CaO trong quá trình thiêu kết làm chất kết dính và loại bỏ nhôm trong giai đoạn tuyển từ có hiệu quả kinh tế hơn so với dùng natricacbonat Na2CO3 mà các công nghệ trước đây đã sử dụng; sản phẩm tinh quặng sắt có hàm lượng T-Fe đạt 62,7%, sắt xốp có hàm lượng T-Fe đạt 90,1%, tỷ lệ sắt kim loại/tổng sắt đạt 83,4%. Mẫu thép thu được từ sắt xốp đạt tiêu chuẩn mác SD 390 của Nhật Bản và mác thép CT5.
Nhóm nghiên cứu đã tiến hành sản xuất thử nghiệm với quy mô công nghiệp mẻ 200 tấn, hiệu suất thu hồi 1 tấn tinh quặng sắt/2,4 tấn bùn đỏ khô, sản phẩm tinh quặng sắt đạt 62,7%, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu để sản xuất gang và sắt xốp. Các tính toán về hiệu quả kinh tế cho thấy, sản xuất ra 1 tấn tinh quặng sắt có chi phí thấp hơn so với giá sản phẩm thương mại trên thị trường, chứng tỏ tính khả thi của việc áp dụng kết quả nghiên cứu vào sản xuất.
Cùng với việc xây dựng quy trình công nghệ sản xuất tinh quặng sắt, sắt xốp và thép, đề tài cũng xây dựng được quy trình công nghệ sản phẩm gạch không nung sản xuất từ bùn đỏ, xỉ luyện thép và sắt xốp theo công nghệ geopolymer. Được sử dụng hai phương pháp là nén ép và đổ khuôn, sản phẩm gạch đạt TCVN 6476:1999, các chỉ tiêu về cường độ nén đạt mác cao hơn so với tiêu chuẩn quy định và bảo đảm các quy định về môi trường. Ngoài ra, đề tài đã đăng ký 2 phát minh sáng chế liên quan đến công nghệ sản xuất tinh quặng sắt, sắt xốp và thép từ bùn đỏ. Theo hội đồng nghiệm thu, những kết quả nghiên cứu của đề tài “Nghiên cứu công nghệ sản xuất thép và vật liệu xây dựng không nung từ nguồn thải bùn đỏ trong quá trình sản xuất alumin tại Tây Nguyên” là những đóng góp mới cho khoa học và có thể ứng dụng trong thực tiễn, cần sớm xây dựng nghiên cứu dự án khả thi để sản xuất tinh quặng sắt, gang và thép từ bùn đỏ.
